(完整版)房屋建筑框架结构基本形式分类及主要优缺点
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对小高层住宅的结构设计,首先摆在结构工程师面前的是结构选型的问题,到底何种结构体系在适用性、经济性、抗震性能等几方面为最佳呢?下面就对中高层住宅建筑中几种常用的结构进行简要分析。
一、结构比较1框架结构框架结构的特点是一般用于多层结构及小高层结构。
框架结构布置灵活,具有较大的室内空间,使用较为方便。
填充墙可采用轻质隔墙,减轻结构自重。
但内凸的框架柱直接影响到户型的实际使用面积及家具布置,而且其侧移能力较差,当层数较多时,水平荷载将起很大的影响,会造成梁、柱的截面尺寸很大,在经济技术上不如其他结构体系合理。
2异型柱框架结构这种结构体系是框架结构的一个派生结构形式,它除了具有框架结构的特点外,与墙同宽的异型柱很好地解决了建筑平面使用问题。
根据行业标准《砼异型柱结构技术规程》JGJl49-2006第3.1.2条抗震设计为6度时,异型柱结构适用的房屋最大高度为24m,本工程建筑总高为34.80m.故不宜采用异型柱框架结构。
3框架剪力墙结构这种结构体系一般用于高层结构,在近几年的高层结构设计中应用广泛,此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载,框架柱主要承受竖向荷载。
这种结构既具有框架结构布置灵活,使用方便的特点,又具有较大的刚度和较强的抗震能力。
但内凸的框架柱同样影响到户型的实际使用面积及家具布置。
4异型柱框架剪力墙结构这种结构体系是框架剪力墙的一个派生结构形式,此方案的特点是利用楼电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载,异型柱主要承受竖向荷载,水平位移及层间位移大大减小。
同时,与墙同宽的异型柱又能更好地解决建筑平面使用问题。
5普通剪力墙结构这种结构体系一般用于高层结构住宅,尤其在30层左右的高层住宅结构设计中应用广泛。
此方案的特点是根据建筑平面布局而设置钢筋砼墙,与墙同宽的剪力墙很好地解决了建筑平面使用问题。
该总高度仅34.8m,抗震设防烈度为6度区,若采用纯剪力墙结构,造价高,故不作为该工程的首选结构类型。
结构工程师基础知识辅导:高层建筑的常见结构形式及特点高层建筑的结构体系主要有:框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构、、框支剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构,是由纵梁、横梁和柱组成的结构,这种结构是梁和柱刚性连接而成骨架的结构。
框架结构的优点:强度高,自重轻,整体性和抗震性好,柱网布置灵活,便于获得较大的使用空间;施工简便,较经济;框架结构的弱点:抗侧移刚度小,侧移大;对支座不均匀沉降较敏感等。
根据分析,框架房屋高度增加时,侧向力作用急剧地增长,当建筑物达到一定高度时,侧向位移将很大,水平荷载产生的内力远远超过竖向荷载产生的内力。
一般适用于10层以下、以及10层左右的房屋结构。
框架—剪力墙结构,又称框剪结构,框架-剪力墙结构体系是指由框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的多(高)层房屋结构体系。
它是在框架纵、横方向的适当位置,在柱与柱之间设置几道钢筋混凝土墙体(剪力墙)。
在这种结构中,框架与剪力墙协同受力,剪力墙承担绝绝大部分水平荷载,框架则以承担竖向荷载为主,这样,能够减少柱子的截面。
剪力墙在一定水准上限制了建筑平面布置的灵活性。
框架-剪力墙结构体系则充分发挥框架和剪力墙各自的特点,既能获得大空间的灵活空间,又具有较强的侧向刚度。
所以这种结构形式在房屋设计中比较常用。
这种体系一般用于办公楼、旅馆、住宅以及某些工艺用房。
框架一剪力墙结构,一般用于25层以下房屋结构。
剪力墙结构,是由纵向、横向的钢筋混凝土墙所组成的结构,即结构采用剪力墙的结构体系。
墙体除抵抗水平荷载和竖向荷载外,还对房屋起围护和分割作用。
剪力墙结构优点是整体性好,侧向刚度大,适宜做较高的高层建筑,水平力作用下侧移小,并且因为没有梁、柱等外露构件,能够不影响房屋的使用功能。
缺点是因为剪力墙位置的约束,使得建筑内部空间的划分比较狭小,不能提供大空间房屋,结构延性较差。
所以较适宜用于宾馆与住宅。
全剪力墙结构常用于25~30层结构。
筒体结构,是用钢筋混凝土墙围成侧向刚度很大的筒体的结构形式。
高层建筑结构(P45页)2.2试述各种结构体系的优缺点、受力和变形特点、使用层数和应用范围。
答:1.框架结构:优点:较空旷且建筑平面布置灵活,可做成具有较大空间的会议室、餐厅、办公室和实验室等,同事便于门窗的灵活设置,里面也可以处理得富于变化,可以满足各种不同用途的建筑的需求。
缺点:由于其结构的受力特性和抗震性能的限制,使得它的使用高度受到限制。
受力特点:框架结构的抗力来自于梁、柱通过节点玉树的框架作用。
单层框架柱底完全固结,单层梁的刚度也大到可以完全限制柱顶的转动,此时在侧向荷载作用下,柱的饭晚点在柱的中间,其承受的弯矩为全部外弯矩的一半,另一半由柱子的轴力形成的力偶来抵抗。
这种情况下的梁、柱之间的相互作用即为框架作用的理想状态——完全框架作用。
一般来说,当梁的线刚度为柱的线刚度的5倍以上时,可以近似地认为梁能完全限制柱的转动,此时就比较接近完全框架作用。
实际的框架作用往往介于完全框架作用与悬臂梁排架柱之间,梁、柱等线性构件受建筑功能的限制,截面不能太大,其线刚度比较小,故而抗侧刚度比较小。
变形特点:在水平荷载的作用下将产生较大的侧向位移。
其中:一部分是框架结构产生的整体弯曲变形,即柱子的轴向拉伸和压缩所引起的侧移,在完全框架做哟更情况下,拉压力偶抵抗一般的外力矩,此时的整体弯曲还是比较明显的。
另一部分是剪切变形,即框架的整体受剪,层间梁、柱杆件发生弯曲而引起水平位移。
在完全框架作用情况下,柱子的弯曲尚需来说是比较难抵抗的。
通过合理设计,框架结构本身的抗震性能良好,能承受较大的变形。
使用层数和应用:建筑高度10层以下或70m以下。
2.剪力墙结构:优点:剪力墙结构具有良好的抗震性能。
房间内没有梁柱棱角,比较美观且便于室内布置和使用。
缺点:剪力墙是比较宽大的平面构件,使建筑平面布置、交通组织和使用要求等受到一定的限制。
同时,剪力墙的间距受到楼板构件跨度的限制,不容易形成大空间,受力、变形特点:构建的抗弯刚度与截面告诉的3次方成正比。
建筑结构的分类与特点建筑结构是指用于承载和支撑建筑物自重和荷载的构件系统。
根据不同的构造原理和功能需求,建筑结构可以被分为多种不同的分类。
本文将介绍建筑结构的分类以及各自的特点。
一、按结构类型分类1. 框架结构框架结构是建筑中最常见的结构类型之一。
它由梁、柱和框架构件组成。
框架结构通过梁将水平荷载传递给垂直的柱子,并通过柱子将荷载传递到地基。
这种结构具有自重轻、刚度高的特点,能够承受大荷载和抵抗地震力。
框架结构广泛应用于高层建筑和桥梁等工程中。
2. 梁柱结构梁柱结构是一种简单且常用的结构形式。
它主要由水平的梁和竖直的柱子组成。
梁柱结构通过梁将荷载传递到柱子上,再由柱子承担整个结构的重量。
梁柱结构具有强度高的特点,能够实现跨度较大的开间。
它广泛应用于住宅、商业建筑等场所。
3. 空间结构空间结构是一种以点、线、面为基本构件的建筑结构形式。
它通过点、线、面的组合形成三维的空间结构系统。
空间结构可以根据节点的连接方式分为网壳结构、网架结构和拉杆结构等。
这种结构形式一般应用于大跨度的建筑,如体育馆、展览馆等。
4. 筒仓结构筒仓结构是一种特殊的建筑结构形式,它以圆柱体为主要构件,可以实现大跨度的无柱空间。
筒仓结构具有自重轻、抗震性能优异的特点,常用于仓库、厂房等需要大空间的场所。
二、按结构材料分类1. 钢结构钢结构是一种应用广泛的建筑结构形式。
它采用钢材作为主要结构材料,具有强度高、刚度大、抗震性能好的特点。
钢结构可以实现大跨度、超高层的建筑,同时还具有可拆卸和可回收利用的优势。
2. 砖混结构砖混结构是以砖和混凝土为主要材料构成的建筑结构形式。
它具有施工方便、经济实用的特点,广泛应用于住宅和小型商业建筑中。
砖混结构的主要优点是抗火性能好,但相比于钢结构,它的自重较大且刚度较小。
3. 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是以钢筋和混凝土为主要材料构成的建筑结构形式。
它综合了钢结构和混凝土结构的优点,具有强度高、耐久性好的特点。
建筑结构形式分类建筑结构是指建筑物中支撑和承载荷载的构件和系统,它决定了建筑物的稳定性、安全性和使用性能。
根据建筑结构的形式和特点,可以将建筑结构分为以下几类。
一、框架结构框架结构是建筑中最常见的一种结构形式,它由柱、梁和框架组成。
框架结构的特点是刚性好、稳定性强,适用于大跨度的建筑。
常见的框架结构有钢结构框架和混凝土框架。
钢结构框架通常用于高层建筑和大跨度的场馆,具有自重轻、施工速度快的优点;而混凝土框架结构则适用于多层住宅和办公楼等建筑。
二、壳体结构壳体结构是一种以曲面为主要构造形式的建筑结构,它具有自重轻、刚度高、抗震性能好的优点。
常见的壳体结构有穹顶、拱壳、抛物面和双曲面等形式。
壳体结构广泛应用于大型体育馆、展览馆和剧院等建筑,它不仅能够满足功能需求,还能够形成独特的建筑形象。
三、悬索结构悬索结构是利用预应力钢缆或钢索来支撑建筑物的一种结构形式。
悬索结构的特点是跨度大、自重轻、构造简单。
常见的悬索结构有斜拉桥和悬索桥。
斜拉桥是利用倾斜的钢缆来支撑桥面荷载的一种桥梁形式,它具有美观大方、造价较低的优点;而悬索桥则是利用悬挂在主塔上的大跨度钢缆来支撑桥面的一种桥梁形式,它具有跨度大、刚度高的特点。
四、筒体结构筒体结构是由圆筒形构件组成的一种建筑结构形式,它具有自重轻、稳定性好的特点。
常见的筒体结构有水塔、烟囱和立交桥等。
水塔是储存供水的设施,它通常采用筒体结构,具有稳定的结构性能和美观的外观;烟囱是用于烟气排放的设施,它的筒体结构能够有效地排除废气;立交桥是由多个桥墩和梁组成的道路交叉设施,它的桥墩采用筒体结构,既能够承载荷载,又能够增加美观度。
五、剪力墙结构剪力墙结构是利用墙体来承担荷载的一种结构形式,它具有刚性好、抗震性能强的特点。
剪力墙结构广泛应用于高层建筑和地下室等场所。
剪力墙一般设置在建筑的立面或内部,能够有效地分散荷载并提高建筑的整体稳定性。
建筑结构形式的分类主要包括框架结构、壳体结构、悬索结构、筒体结构和剪力墙结构等。
框架(框-剪)结构我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2002)将l0层及10层以上或房屋高度大于28m的建筑物定义为高层建筑,2~9层且高度不大于28m为多层建筑。
目前,多层与高层建筑最常用的结构体系有框架体系、剪力墙体系、框架-剪力墙体系和筒体体系等。
(一)框架结构的组成与特点框架结构.主要由楼板、梁、柱及基础等承重构件组成。
由框架梁、柱与基础形成平面框架,作为主要的承重结构。
各平面框架再由连系梁联系起来,形成一个空间结构体系.框架结构具有建筑平面布置灵活,能获得较大空间,承受竖向荷载作用合理、结构自重较轻的特点。
但由于框架其侧向刚度小、水平位移较大,因此使用高度受到限制。
在高度不大的多高层建筑中,框架结构是一种较好的结构体系。
从受力合理和控制造价的角度,现浇钢筋混凝土框架高度一般不超过45m;广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房。
(二)框架结构材料强度等级(1)混凝土强度等级非抗震设计时,现浇框架的混凝土强度等级不应低于C20。
抗震设计时,当按一级抗震设计时,现浇框架的混凝土强度等级不宜低于C30,当按二至四级抗震等级设计时,不成低于C20。
为减小柱子的轴压比和截面,提高承载能力,宜在荷载较大的柱子中采用较高强度的混凝土。
(2)钢筋级别一般情况下,框架梁、柱内纵筋采用HRB 335级、HRB 400级或RRB 400级,箍筋采用HPB 235级HRB 335级。
(3)梁柱节点混凝土梁的混凝土强度等级宜与柱相同或不低于柱混凝土强度等级5MPa以上。
二、钢筋混凝土框架结构的构造要求节点设计是框架结构设计中极其重要的内容。
通过构造措施来保证。
(一)一般构造(1)框架梁在非抗震设防区,框架节点的承载力是经济合理且便于施工的原则。
框架梁除应满足一般梁的有关构造规定外,在跨中上部至少应配置2根12的钢筋与横梁支座的负弯矩钢筋搭接,搭接长度不应小于1.2z。
(z。
为纵向受拉钢筋的最小锚固长度)。
常见的建筑结构类型有哪些?它们有什么特点?三、框架结构框架结构是指由梁、板和柱以刚接或者铰接相连接构成承重体系的结构,墙体仅作为分隔和保温作用。
一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。
特点:可以建造较大的室内空间,房间分隔灵活,便于使用;但是抵抗水平方向剪切能力差,即地震荷载作用下易发生变形。
四、钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构住宅是指房屋的主要承重结构,如柱、梁、板、楼梯、用钢筋混凝土制作,墙用砖或其他材料施工建造的房屋。
特点:这种结构抗震性能好,整体性强,耐火性、耐久性、抗腐蚀性强。
五、钢结构钢结构是指承重的主要结构一般是用钢材料建造的,包括悬索结构。
如钢铁厂房、大型体育场等。
特点:强度高、自重轻、刚度大,密封耐热性好,它用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;但不耐火、耐腐蚀性差,而且钢材较贵,从而成本较高。
六、剪力墙结构剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。
特点:剪力墙的主要作用是承担竖向荷载(重力)、抵抗水平荷载(风、地震等);剪力墙结构中墙与楼板组成受力体系,但是剪力墙不能拆除或破坏,不利于形成大空间,住户无法对室内布局自行改造。
七、框架剪力墙结构框架剪力墙结构也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,同样又有足够的剪力墙,有相当大的刚度。
特点:构成相对灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,但是造价较高,建筑周期长。
对住宅而言,6层以下的低层建筑一般采用砖混结构,小高层采用框架结构,高层采用的是剪力墙结构。
以上就是常见的房屋建筑结构类型和它们的特点,大家在买房前一定要弄清自己的需求,想好买什么结构类型的房子,提前了解,以免在购房时出现不必要的麻烦。
房屋建筑框架结构基本形式分类及主要优缺点
房屋的框架按跨数分有单跨、多跨;按层数分有单层、多层;按立面构成分有对称、不对称;按所用材料分有钢框架、混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。
其中最常用的是混凝土框架
好。
特点
框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。
采用结构的房屋墙体不承重,仅起到围护和分隔作用,一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。
框架建筑的主要优点:空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震,节省材料;具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构;框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期;采用现浇混凝土框架时,结构的整体性、刚度较好,轻钢结构住
框架结构体系的缺点为:框架节点应力集中显著;框架结构的侧向刚度小,属柔性结构框架,在强烈地震作用下,结构所产生水平位移较大,易造成严重的非结构性破坏;钢材和水泥用量较大,构件的总数量多,吊装次数多,接头工作量大,工序多,浪费人力,施工受季节、环境影响较大;不适宜建造高层建筑,框架是由梁柱构成的杆系结构,其承载力和刚度都较低,特别是水平方向的(即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度,但也是有限的),它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,其总体水平位移上大下小,但相对于各楼层而言,层间变形上小下大,设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为
轴力很大,而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加,从而导致截面尺寸和配筋增大,对建筑平面布置和空间处理,就可能带来困难,影响建筑空间的合理使用,在材料消耗和造价方面,也趋于不合理,故一般适用于建造不超过15层的房屋。
房屋建筑框架结构基本形式分类及主要优缺点。